Compressed bitmap indices are heavily used in scientific and commercial database systems because they largely improve query performance for various workloads. Early research focused on finding tailor-made index compression schemes that are amenable for modern processors. Improving performance further typically comes at the expense of a lower compression rate, which is in many applications not acceptable because of memory limitations. Alternatively, tailor-made hardware allows to achieve a performance that can only hardly be reached with software running on general-purpose CPUs. In this paper, we will show how to create a custom instruction set framework for compressed bitmap processing that is generic enough to implement most of the major compressed bitmap indices. For evaluation, we implemented WAH, PLWAH, and COMPAX operations using our framework and compared the resulting implementation to multiple state-of-the-art processors. We show that the custom-made bitmap processor achieves speedups of up to one order of magnitude by also using two orders of magnitude less energy compared to a modern energy-efficient Intel processor. Finally, we discuss how to embed our processor with database-specific instruction sets into database system environments.

As databases accumulate growing amounts of data at an increasing rate, adaptive indexing becomes more and more important. At the same time, applications and their use get more agile and flexible, resulting in less steady and less predictable workload characteristics. Being inert and coarse-grained, state-of-the-art index tuning techniques become less useful in such environments. Especially the full-column indexing paradigm results in lot of indexed but never queried data and prohibitively high memory and maintenance costs. In our demonstration, we present Self-Managing Indexes, a novel, adaptive, fine-grained, autonomous indexing infrastructure. In its core, our approach builds on a novel access path that automatically collects useful index information, discards useless index information, and competes with its kind for resources to host its index information. Compared to existing technologies for adaptive indexing, we are able to dynamically grow and shrink our indexes, instead of incrementally enhancing the index granularity. In the demonstration, we visualize performance and system measures for different scenarios and allow the user to interactively change several system parameters.

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GEMs (Gas Electron Multiplier) and Thick-GEMs (Thick-Gas Electron Multiplier) are MPGDs (Micropattern Gas Detector) that make part of the new generation of gaseous detectors, allowing high counting rates, low cost when compared to solid state detectors, high radiation hardness and gain when using multiple structures. Besides that, the handling and maintenance of these detectors is relatively simple, being versatile to detect different types of radiation. Therefore, these detectors are an effective alternative to build imaging systems with large sensitive area. This work consists in the study and characterization of a set of gaseous detectors, more specifically the Thick-GEMs produced in the High Energy Physics and Instrumentation Center at IFUSP, which were tested showing promising results in terms of gain, energy resolution and operational stability. However, due to the low signal-to-noise ratio of the Thick-GEMs, the X-ray fluorescence imaging system was mounted using GEMs. During this work the necessary software tools for image processing and reconstruction were developed as a parallel study in computational simulations to better understand the operation of gaseous detectors. X-ray fluorescence techniques are essential in areas such as medicine and the study of historical and cultural heritage since they are non-invasive and non-destructive. Techniques to check the authenticity of masterpieces are required and museums are gradually becoming more interested in the Physics and instrumentation needed to characterize their patrimony. / Os GEMs (Gas Electron Multiplier) e Thick-GEMs (Thick-Gas Electron Multiplier) são estruturas do tipo MPGD (Micropattern Gas Detector) que fazem parte da nova geração de detectores de radiação a gás e permitem altas taxas de contagens, baixo custo quando comparados com os detectores de estado sólido, uma elevada resistência à radiação e ganhos elevados, quando utilizadas estruturas múltiplas para multiplicação. Além disso, o manuseio e manutenção desses detectores é relativamente simples, sendo versáteis em relação à montagem podendo detectar diferentes tipos de radiação. Sendo assim, a utilização desses detectores é uma alternativa eficiente para montar um sistema de imagem com grande área sensível. Este trabalho consiste no estudo e caracterização de um conjunto de detectores gasosos, mais especificamente os Thick-GEMs produzidos pelo grupo de Física de altas energias e Instrumentação do IFUSP, que foram testados para serem empregados em um sistema de imagem de fluorescência de raios-X. Os Thick-GEMs testados apresentaram resultados promissores em termos de ganho, resolução em energia e estabilidade operacional. No entanto, devido à baixa relação sinal-ruído, um sistema de imagem de fluorescência de raios-X foi montado utilizando GEMs. Durante o trabalho as ferramentas de software necessárias para processamento e reconstrução de imagens foram desenvolvidas, assim como um estudo paralelo de simulações computacionais para entender melhor o funcionamento de detectores gasosos. Técnicas como o imageamento por fluorescência de raios-X são de suma importância pois são consideradas não invasivas e não destrutivas. Sua utilização tem uma importância imprescindível nas áreas da medicina e na análise de patrimônios histórico e cultural. Atualmente, a verificação e validação de autenticidade de obras é um requisito obrigatório e alguns museus começam a se interessar cada vez mais em áreas da Física e da instrumentação necessária para caracterizar o seu patrimônio.

Nenhuma / A espectrometria gama é uma técnica que proporciona informações diversas em uma única análise, além de ser rápida e não destrutiva. Por meio de um detector de radiação acoplado a um sistema eletrônico de aquisição de dados, a técnica identifica os radionuclídeos emissores gama em uma amostra com radioatividade natural ou induzida, bem como fornece informações para calcular as suas atividades, a partir do registro e análise do espectro gama. A eficiência é um dos principais parâmetros a ser considerado quando se trabalha com detectores de radiação gama. Seu conhecimento possibilita uma melhor exatidão na quantidade de quantuns de radiação que o detector pode registrar dentre o total que emerge da fonte ou da amostra em estudo. A eficiência pode ser determinada experimentalmente, por métodos teóricos e semiempíricos. Usualmente, a determinação por método experimental é a mais exata, porém exige a aquisição de mais dados, o que torna o procedimento mais trabalhoso. Por sua vez, os métodos teóricos e os semiempíricos são muito menos laboriosos, apesar dos riscos de apresentarem maiores incertezas. Neste trabalho, foi realizado um estudo comparativo para verificar se as equações de eficiência determinadas por métodos semiempíricos e experimental teriam desempenhos similares na determinação das concentrações elementares da amostra de referência IAEA/Soil7, em geometria puntual e não puntual, irradiadas no reator de pesquisa TRIGA MARK I IPR-R1. Por métodos semiempíricos, foram aplicados os programas KayZero for Windows, V. 2.42 específico para cálculo de concentração elementar no método k0 de Ativação Neutrônica e o ANGLE V3.0 desenvolvido para cálculo de eficiência de detectores semicondutores para diversas geometrias. Os resultados indicaram, por meio de avaliação estatística, que as eficiências determinadas experimentalmente e por métodos semiempíricos são similares e igualmente eficazes tanto para a amostra puntual quanto para a não puntual. As diferenças observadas nos resultados das concentrações elementares foram relacionadas às correções aplicadas pelo programa e não consideradas quando se usa a planilha eletrônica e não devido às eficiências determinadas. Este estudo mostrou também que o programa KayZero for Windows analisa e considera como puntual amostras com massa cinco vezes maior que a massa das amostras usualmente analisadas, o que expande o campo de aplicação do programa. / Gamma spectrometry is a technique that provides a piece of information on a sample in one measurement, in a fast and non destructive assay. Such technique identifies gamma emitter radionuclides in natural and induced radioactivity, using a radiation detector linked to an electronic system in order to acquire the data and gamma spectra. To determine the full energy peak efficiency of High-Purity Germanium detector is important for gamma-ray spectrometry experiments. The efficiency of a detector is proportionality constant, which relates the activity of the source being counted and the number of counts observed. This efficiency can be determined applying experimental methods, using theoretical and semi empirical methods. Usually, the determination via an experimental procedure is more accurate, however, it is necessary more data acquisition that makes the procedure more tiring. On the other hand, the theoretical and semi empirical methods are less laborious procedures, despite the risks of higher uncertainties. This comparative study was carried out in order to verify whether the full energy peak efficiency curves determined by experimental and semi empirical methods, would present a similar performance on elemental concentration of reference material IAEA/Soil7, prepared in punctual and non-punctual geometries, and irradiated in the TRIGA MARK I IPR-R1 research reactor. It was applied were applied the KayZero for Windows, V. 2.42 a specific software for elemental concentration determination in the k0-stardadization neutron activation analysis - and ANGLE V3.0 specific method to determine semi conductor detectors gamma efficiencies for several sample geometries. Based on statistical tests u-score and Relative Tendency - the results pointed out for two types of sample geometries, the efficiencies determined experimentally and by semi empirical methods are similar, which were fitted well and worked properly. The deviations observed in the results were related to corrections made by the KayZero for Windows software and didnt apply when the values were calculated using the spread sheet and not related to the efficiency curves themselves. Additionally, it was evidenced that KayZero for Windows software is able to analyze a non-punctual sample, with mass 5 times higher that the usual size, as it were punctual. It points out the versatility of the software and expands the application field.

GEMs (Gas Electron Multiplier) and Thick-GEMs (Thick-Gas Electron Multiplier) are MPGDs (Micropattern Gas Detector) that make part of the new generation of gaseous detectors, allowing high counting rates, low cost when compared to solid state detectors, high radiation hardness and gain when using multiple structures. Besides that, the handling and maintenance of these detectors is relatively simple, being versatile to detect different types of radiation. Therefore, these detectors are an effective alternative to build imaging systems with large sensitive area. This work consists in the study and characterization of a set of gaseous detectors, more specifically the Thick-GEMs produced in the High Energy Physics and Instrumentation Center at IFUSP, which were tested showing promising results in terms of gain, energy resolution and operational stability. However, due to the low signal-to-noise ratio of the Thick-GEMs, the X-ray fluorescence imaging system was mounted using GEMs. During this work the necessary software tools for image processing and reconstruction were developed as a parallel study in computational simulations to better understand the operation of gaseous detectors. X-ray fluorescence techniques are essential in areas such as medicine and the study of historical and cultural heritage since they are non-invasive and non-destructive. Techniques to check the authenticity of masterpieces are required and museums are gradually becoming more interested in the Physics and instrumentation needed to characterize their patrimony. / Os GEMs (Gas Electron Multiplier) e Thick-GEMs (Thick-Gas Electron Multiplier) são estruturas do tipo MPGD (Micropattern Gas Detector) que fazem parte da nova geração de detectores de radiação a gás e permitem altas taxas de contagens, baixo custo quando comparados com os detectores de estado sólido, uma elevada resistência à radiação e ganhos elevados, quando utilizadas estruturas múltiplas para multiplicação. Além disso, o manuseio e manutenção desses detectores é relativamente simples, sendo versáteis em relação à montagem podendo detectar diferentes tipos de radiação. Sendo assim, a utilização desses detectores é uma alternativa eficiente para montar um sistema de imagem com grande área sensível. Este trabalho consiste no estudo e caracterização de um conjunto de detectores gasosos, mais especificamente os Thick-GEMs produzidos pelo grupo de Física de altas energias e Instrumentação do IFUSP, que foram testados para serem empregados em um sistema de imagem de fluorescência de raios-X. Os Thick-GEMs testados apresentaram resultados promissores em termos de ganho, resolução em energia e estabilidade operacional. No entanto, devido à baixa relação sinal-ruído, um sistema de imagem de fluorescência de raios-X foi montado utilizando GEMs. Durante o trabalho as ferramentas de software necessárias para processamento e reconstrução de imagens foram desenvolvidas, assim como um estudo paralelo de simulações computacionais para entender melhor o funcionamento de detectores gasosos. Técnicas como o imageamento por fluorescência de raios-X são de suma importância pois são consideradas não invasivas e não destrutivas. Sua utilização tem uma importância imprescindível nas áreas da medicina e na análise de patrimônios histórico e cultural. Atualmente, a verificação e validação de autenticidade de obras é um requisito obrigatório e alguns museus começam a se interessar cada vez mais em áreas da Física e da instrumentação necessária para caracterizar o seu patrimônio.

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